一种具有组合柱状结构的红外探测器制造技术

本公开涉及一种具有组合柱状结构的红外探测器，红外探测器中，CMOS测量电路系统和CMOS红外传感结构均使用CMOS工艺制备，第一柱状结构位于反射层与梁结构之间，第二柱状结构位于吸收板与梁结构之间，吸收板和梁结构均包括电极层和至少两层介质层，第一柱状结构为实心柱状结构，第二柱状结构为空心柱状结构，第二柱状结构至少包括电极层；或者第一柱状结构为空心柱状结构，第二柱状结构为实心柱状结构，第一柱状结构至少包括电极层。通过本公开的技术方案，解决了传统MEMS工艺红外探测器的性能低，像素规模低，良率低以及一致性差的问题，有利于减小空心柱状结构的热导以及提高红外探测器的结构稳定性，增加吸收板面积，提升红外探测器的红外探测灵敏度。红外探测器的红外探测灵敏度。红外探测器的红外探测灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种具有组合柱状结构的红外探测器


[0001]本公开涉及红外探测
，尤其涉及一种具有组合柱状结构的红外探测器。

技术介绍

[0002]监控市场、车辅市场、家居市场、智能制造市场以及手机应用等领域都对非制冷高性能的芯片有着强烈的需求，且对芯片性能的好坏、性能的一致性以及产品的价格都有一定的要求，每年预计有亿颗以上芯片的潜在需求，而目前的工艺方案和架构无法满足市场需求。
[0003]目前红外探测器采用的是测量电路和红外传感结构结合的方式，测量电路采用CMOS(Complementary Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺制备，而红外传感结构采用MEMS(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System，微电子机械系统)工艺制备，导致存在如下问题：
[0004](1)红外传感结构采用MEMS工艺制备，以聚酰亚胺作为牺牲层，与CMOS工艺不兼容。
[0005](2)聚酰亚胺作为牺牲层，存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有组合柱状结构的红外探测器，其特征在于，包括：CMOS测量电路系统和CMOS红外传感结构，所述CMOS测量电路系统和所述CMOS红外传感结构均使用CMOS工艺制备，在所述CMOS测量电路系统上直接制备所述CMOS红外传感结构；所述CMOS测量电路系统上方包括至少一层密闭释放隔绝层，所述密闭释放隔绝层用于在制作所述CMOS红外传感结构的释放刻蚀过程中，保护所述CMOS测量电路系统不受工艺影响；所述CMOS红外传感结构的CMOS制作工艺包括金属互连工艺、通孔工艺、IMD工艺以及RDL工艺，所述CMOS红外传感结构包括至少三层金属互连层、至少三层介质层和多个互连通孔，所述金属互连层至少包括反射层和两层电极层，所述介质层至少包括两层牺牲层和一层热敏感介质层；其中，所述热敏感介质层用于将其吸收的红外辐射对应的温度变化转化为电阻变化，进而通过所述CMOS测量电路系统将红外目标信号转化成可实现电读出的信号；所述CMOS红外传感结构包括由所述反射层和所述热敏感介质层构成的谐振腔、控制热传递的悬空微桥结构以及具有电连接和支撑功能的第一柱状结构和第二柱状结构，所述悬空微桥结构包括吸收板和多个梁结构，所述第一柱状结构位于所述反射层和所述梁结构之间，所述梁结构通过所述第一柱状结构与所述CMOS测量电路系统电连接，所述梁结构位于所述吸收板临近或远离所述CMOS测量电路系统的一侧，所述第二柱状结构位于所述吸收板和所述梁结构之间，所述吸收板用于将红外信号转换为电信号并通过所述第二柱状结构和对应的所述梁结构与对应的所述第一柱状结构电连接，所述吸收板和所述梁结构均包括电极层和至少两层介质层；所述第一柱状结构为实心柱状结构，所述第二柱状结构为空心柱状结构，所述第二柱状结构至少包括电极层；或者，所述第一柱状结构为空心柱状结构，所述第二柱状结构为实心柱状结构，所述第一柱状结构至少包括电极层；所述CMOS测量电路系统用于测量和处理一个或多个所述CMOS红外传感结构形成的阵列电阻值，并将红外信号转化为图像电信号；所述CMOS测量电路系统包括偏压产生电路、列级模拟前端电路和行级电路，所述偏压产生电路的输入端连接所述行级电路的输出端，所述列级模拟前端电路的输入端连接所述偏压产生电路的输出端，所述行级电路中包括行级镜像像元和行选开关，所述列级模拟前端电路中包括盲像元；其中，所述行级电路分布在每个像素内并根据时序产生电路的行选通信号选取待处理信号，并在所述偏压产生电路的作用下输出电流信号至所述列级模拟前端电路以进行电流电压转换输出；所述行级电路受所述行选开关控制而被选通时向所述偏压产生电路输出第三偏置电压，所述偏压产生电路根据输入的恒压及所述第三偏置电压输出第一偏置电压和第二偏置电压，所述列级模拟前端电路根据所述第一偏置电压和所述第二偏置电压得到两路电流，并对所产生的两路电流之差进行跨阻放大并作为输出电压输出。2.根据权利要求1所述的具有组合柱状结构的红外探测器，其特征在于，在所述CMOS测量电路系统的金属互连层上层或者同层制备所述CMOS红外传感结构。3.根据权利要求1所述的具有组合柱状结构的红外探测器，其特征在于，所述牺牲层用于使所述CMOS红外传感结构形成镂空结构，构成所述牺牲层的材料是氧化硅，采用post
‑
CMOS工艺腐蚀所述牺牲层。
4.根据权利要求1所述的具有组合柱状结构的红外探测器，其特征在于，所述反射层用于反射红外信号并与所述热敏感介质层形成所述谐振腔，所述反射层包括至少一层金属互连层，所述第一柱状结构采用所述金属互连工艺和所述通孔工艺连接所述梁结构和所述CMOS测量电路系统，所述第二柱状结构采用所述金属互连工艺和所述通孔工艺连接所述吸收板和所述梁结构；沿远离所述CMOS测量电路系统的方向，所述梁结构依次包括第一介质层、第一电极层和第二介质层，所述吸收板依次包括第三介质层、第二电极层和第四介质层；其中，构成所述第一介质层的材料包括非晶硅、非晶锗、非晶锗硅、非晶碳或氧化铝中的至少一种，构成所述第二介质层的材料包括非晶硅、非晶锗、非晶锗硅、非晶碳或氧化铝中的至少一种，构成所述第三介质层的材料包括由非晶硅、非晶锗、非晶锗硅或非晶碳制备的电阻温度系数大于设定值的材料中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟光杰，潘辉，武佩，翟光强，
申请(专利权)人：北京北方高业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：